微波电子回旋共振等离子体放电特性研究-华南师范大学学报.PDF

华南师范大学学报 (自然科学版 ) 2009年 5月 JOURNAL OF SOU TH CH INA NORMAL UN IV ER SITY 2009年第 2 期 　　　　　　　　　　　 M ay 2009 　　　　　　　　　　　 (NA TURAL SC IENCE ED ITION ) 　No. 2 , 2009 文章编号 : 1000 - 5463 (2009) 02 - 0048 - 05 微波电子回旋共振等离子体放电特性研究 张洪宾 , 陈俊芳 , 符斯列 , 郭超峰 , 李 　炜 , 黄孟祥 (华南师范大学物理与电信工程学院 ,广东广州 510631) ( ) 摘要 :为了深刻理解微波电子回旋共振 ECR 等离子体的物理机制 、瞬态过程以及空间分布特性 ,首先利用光栅光 谱仪对 ECR 氮等离子体发射光谱进行了研究 ,然后利用朗缪尔双探针测量了装置反应室内等离子体密度的空间分 布 ,并分析了放电气压对等离子体空间分布的影响. 结果表明: ECR 氮等离子体中主要发生的是碰撞激发 、碰撞电离 和碰撞离解等微观过程 ,且等离子体的主要成分是激发态的 N + ;受磁场梯度影响的反应室上游区 ,等离子体分布不 2 ( ) 均匀 ,受等离子体密度梯度影响的下游区 ,等离子体则具有 良好的均匀性 ;对于特定的微波功率 PW = 400 W ,放电 ( ) 气压存在一个最佳值 P = 007 Pa . 关键词 : ECR 等离子体 ; 发射光谱 ; 空间分布 ; 朗缪尔双探针 中图分类号 : TL65　　　文献标识码 : A 　　微波 电子 回旋共振 ( ECR : E lectron Cyclotron MOCVD )装置反应室 内的等离子体分布进行了诊 ) R e sonance 是一种先进的低温等离子体技术 ,它提 断 , 同时分析了放电气压对等离子体密度分布的影 高了低温等离子体在材料表面处理 、化学气相沉积 、 响 , 以此来指导和优化 ECR 等离子体加工工艺. 等离子体溅射 、等离子体刻蚀等工艺中的加工水 平 [ 1 - 3 ] . 由于 ECR 等离子体的高密度 、高电离度 、大 1　实验装置和原理 面积均匀 、无电极污染 、运行气压低 、设备简单 、参数 易于控制及广阔的应用前景等优点而成为近年来的 图 1是实验采用的 ECR - PEMOCVD 装置示意 一个热点 ,吸引了很多学者对其进行大量的机理及 图 ,主要由微波源与波导管 1、共振腔 2、励磁线圈 应用研究 [ 4 - 6 ] . 3、反应室 4、配气系统 5、真空系统 6 和探针诊断系 ECR 等离子体中存在大量的电子 、离子 、中性 统 7等主要部分组成 ,其中真空系统由机械泵 、分子 的原子与分子以及长寿命 自由基 ,这些粒子不仅具 泵和真空计组成 ,探针诊断系统由朗缪尔双